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optics1210 2019-01-24 14:28

SYNOPSYS 光学设计软件课程二十:设计容易制造与加工的非球面

A\Lr<{Jh  
在本课中,我们展示如何将球面替换成非球面,从而改善像质。 然后我们重新优化它,控制非球面与最接近球面(CFS)的RMS偏离,以便更容易制造。 )nJzSN=>$  
这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

<=$rU232}  
(如果您想自己运行此案例,始镜头名为6.RLE。) D xe-XKNc.  
让我们做一个简单的优化运行。 首先,我们只使用球面。 这是MACro:
h\/^Aa0  
    FETCH 6 (_s;aK  
    PANT zoR,RBU6  
    VLIST RAD 1 2 3 4 6 sWp{Y.  
    VY 1 TH 20 3 VY 2 TH G% o7BX  
    VY 3 TH 20 3 %uh R'8"  
    VY 5 TH 8y-e+  
    VLIST GLM 1 3 Dp%5$wF)8  
    END {bW"~_6}  
,\BfmC_i  
    AANT XCW+ pUX  
    AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION an-\k*w  
    ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL FP.(E9  
N9`y,Cos0  
    GNR .5 1 3 2 0 mipi]*ZfXE  
    GNR .5 1 3 2 .5 ]lymY _ >  
    GNR .5 1 3 2 .7 BT&rp%NO6l  
    GNR .5 1 3 2 1. >|v=Ba6R0  
    GNR .5 1 2 1 0 l0eANB%Y=@  
    GNR .5 1 2 3 0 &*X3c h  
    GNR .5 1 2 1 1 5Xp$ yX =  
    GNR .5 1 2 3 1 kqjxJ5  
    END #&;m<%  
C}x4#bNK  
    SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS ]R97n|s_  
    SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES
pI'8>_o  
& gY;`*<  
镜头质量得到改善,但5阶球差和3阶球差没有得到平衡:
emGV]A%nss  
转换成非球面。 将下面的命令行添加到PANT文件并重新优化。
/E=h{|  
    VY 1 G 3 j:3A;r\  
    VY 1 G 6 p*A^0DN'Fn  
    VY 1 G 10
_bN))9 3  
~5-~q0Ge  
正如所期望的那样,现在镜头要好得多 - 但是非球面看起来如何? ASY列表给出了系数:
P&qy.0  
    SPECIAL SURFACE DATA ?q+8 /2  
    ______________________________________________________________________________ }`+O$0A  
     SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE *uk \O]  
    G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)
'e+-,CGdY\  
FCsyKdM  
我们使用了22个G非球面系数项中的三个。 查看该表面与最贴近的球面的贴合程度(CFS)。 输入命令
F2Nb5WT  
    ADEF 1 PLOT.
z'5;f;  
zv$=*  
该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们继续优化,是否能得到更容易制作的非球面。 在AANT文件中添加了这些行
HV]~=Bw2I  
    M 0 100 CLINK a7QlU=\  
    ADEF 1 k@'?"CP\Xq  
    CD1 FILE 6 O[i2A (  
    = CD1
`D&#U'wB   
@c.11nfn`  
这里我们使用CLINK选项,它使优化程序运行下一个命令(在这种情况下为ADEF),然后从文件缓冲区中获取所需的数量。 (要了解此强大功能,请在中键入HELP CLINKCW)。 D'HL /[@`  
SYNOPSYS已经有了这种分析的命令,如用户手册的第10.3.3节所述,但如果没有,你会怎么做? 本课程展示了如何使用其他功能来执行相同的操作,并且如果您想要执行没有命令的操作,最好知道如何使用其他功能。 fJSV)\e0  
加权因子100来自哪里? 非球面和CFS之间的RMS差异为0.00042,其他像差中最大的差异为0.045。 (要查看这些值,可以使用FINAL nb命令。我们输入FINAL 5,查看五个最大的像差,并得到下表(它位于FINAL ERROR列中)):
o+)m}'T8  
    FINAL 5 d +*T@k]>M  
    ABERRATION LIST ;XD>$t@  
            NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT AxG?zBTFx  
       81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286 =RCfibT!C  
         A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000 {,nd_3"Vq  
0lvb{Zd  
      103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204 7v4-hfN  
         A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000 >tE,8  
C9"f6>i  
      157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829 qiwQUm{  
         A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000 I(iGs I  
];YglHH  
      161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462 T1g:gfw@  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000 ;iwD/=Y  
7;$L&X  
      163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917 )[^:]}%r  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000
f4@#pnJ3po  
;n:H6cp  
因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 f"} 0j|Gg  
我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行?当ADEF命令运行时,它会将其部分输出的副本放入AI缓冲区。 运行该命令后,询问AI
Z.cG`Km*  
    BUFFER?
Aw_R $  
ul5::  
看看放在哪里。
7+A-7ci  
    BUFF? J\Oc]gi\L  
%>x0*T$$  
    The current FILE BUFFER contains -Y!=Iw 4  
    1    0.02051954  BEST FIT CV gvwCoCbb  
    2    48.73404382  BEST FIT RD p!rG PyGC  
    3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT rsq'60  
    4    0.50763222  VOL. REMOVED Vt$ $ceu  
    5    0.00097815  PEAK DIFF. unbcz{&Hb[  
    6    0.00031781  RMS DIFF.
XH_qA[=c]  
/ab K/8ZQ  
我们所需的RMS差异在位置6- 我们想要控制的数量。 所以我们运行这个新的优化,光扇图几乎没有变化。 现在非球面看起来像什么?
xr1I8 5kM  
    SYNOPSYS AI>ASY 37za^n?SG  
n=#[Mi $Y  
     SPECIAL SURFACE DATA st1M.}  
     ______________________________________________________________________________ XQJV.SVS  
      SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE sov62wuqU  
     G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8) 2-B8>-   
I{X@<o}  
    ADEF 1 PLOT
O+3D 5*  
s3fGX|;  
现在RMS差异仅为0.00018。 在这里,我们的镜头只有43%的非球面偏离,并且性能基本相同。 u0$5Fd&X  
现在调整加权因子可能是有意义的,分阶段增加它直到性能开始降低。 这可能会产生比上面更容易制作的镜头。 N]<~NG:6b  
通过拾取FILE 5,我们也可以控制峰值差异而不是RMS。将AANT命令更改为
2Xk1A S  
    M 0 50 CLINK .jG.90  
    ADEF 1 f|HgLFx  
    CD1 FILE 5 =,} !Ns{k  
    = CD1
36D,el In  
Xb07 l3UG  
并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。
8)Bn?6.  
制造这种非球面有多难? 让我们来看看:    ADEF 1 FRINGES
 =}1~~  
这是一个非常漂亮的柔和的非球面,只有一些条纹到最合适的球面。 条纹是双通的; 实际差异只是显示的一半。 a} Iz  
使用这些工具,人们可以利用非球面元件,同时要确保它们易于制造。

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